轉(zhuǎn)基因作物的優(yōu)勢(shì)

淺談轉(zhuǎn)基因作物優(yōu)勢(shì)學(xué)院：園林園藝學(xué)院專業(yè)：12級(jí)園藝（蔬菜方向）轉(zhuǎn)基因作物的優(yōu)勢(shì)

一、什么是轉(zhuǎn)基因

轉(zhuǎn)基因即轉(zhuǎn)基因技術(shù)

轉(zhuǎn)基因技術(shù)（GeneticallyModified，簡(jiǎn)稱GM），是指運(yùn)用科學(xué)手段，從某種生物體基因組中提取所需要的目的基因，或者人工合成指定序列的基因片段，將其轉(zhuǎn)入另一種生物中，使與另一種生物的基因組進(jìn)行重組，再?gòu)闹亟M體中進(jìn)行數(shù)代的人工選育，從而獲得具有特定的遺傳性狀個(gè)體的技術(shù)。該技術(shù)可以使重組生物增加人們所期望的新性狀，培育出新品種。二、什么是轉(zhuǎn)基因作物

轉(zhuǎn)基因作物，是利用基因工程將原有作物的基因加入其它生物的遺傳物質(zhì)，并將不良基因移除，從而造成品質(zhì)更好的作物。通常轉(zhuǎn)基因作物，可增加作物的產(chǎn)量、改善品質(zhì)、提高抗旱、抗寒及其它特性。高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)三、轉(zhuǎn)基因作物的發(fā)展歷程

1983年，世界上第一例轉(zhuǎn)基因植物———一種含有抗生素藥類抗體的煙草在美國(guó)成功培植。當(dāng)時(shí)有人驚嘆：“人類開(kāi)始有了一雙創(chuàng)造新生物的‘上帝之手’。”隨后，“轉(zhuǎn)基因”一詞逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。在隨后的研究中，科學(xué)家用去除癌基因的根癌農(nóng)桿菌及發(fā)根農(nóng)桿菌進(jìn)行基因轉(zhuǎn)移，獲得了形態(tài)正常的轉(zhuǎn)基因作物.1985年Horsch等首創(chuàng)葉盤法進(jìn)行植物遺傳轉(zhuǎn)化，他們利用根癌農(nóng)桿菌感染煙草、番茄和矮牽牛葉片外植體，成功獲得了轉(zhuǎn)基因植物。

1987年Umbeck等利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法將NPTⅡ基因和CAT基因?qū)腙懙孛?。同年Sanford等建立了基因槍轉(zhuǎn)化法，并成功轉(zhuǎn)化了多種植物。

1988年Rhodes等利用電擊法將NPTⅡ酶基因轉(zhuǎn)入玉米原生質(zhì)體獲得轉(zhuǎn)基因植株。同年Hinchee等用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法將NPTⅡ基因和GUS基因?qū)氪蠖埂?/p>

1989年楊虹等用聚乙二醇（PEG）方法將蘇云金芽孢桿菌的D-內(nèi)毒素基因?qū)胨驹|(zhì)體獲得轉(zhuǎn)化植株。

1992年Vasil等利用基因槍法轉(zhuǎn)化小麥愈傷組織獲得轉(zhuǎn)GUS和Bar基因植株。

自1986年首批轉(zhuǎn)基因作物被批準(zhǔn)進(jìn)入田間試驗(yàn)，至今國(guó)際上已有30多個(gè)國(guó)家批準(zhǔn)數(shù)千例轉(zhuǎn)基因作物進(jìn)入田間試驗(yàn)，涉及的作物種類有40多種。種植轉(zhuǎn)基因作物的國(guó)家從1992年的1個(gè)增長(zhǎng)到2007年的23個(gè)國(guó)家。全球轉(zhuǎn)基因作物的種植面積也從1996年的170hm2增長(zhǎng)到2007年的超過(guò)1億hm2。種植的作物主要是大豆、玉米、棉花和油菜。

1994年美國(guó)孟山都（Monsanto）公司研制的延熟保鮮轉(zhuǎn)基因番茄批準(zhǔn)上市后，開(kāi)創(chuàng)了轉(zhuǎn)基因食品商業(yè)化的先河。四、轉(zhuǎn)基因作物在應(yīng)用方面的優(yōu)勢(shì)：1、抗蟲(chóng)性2、抗除草劑3、利用轉(zhuǎn)基因作物生產(chǎn)疫苗4、解決糧食問(wèn)題1、抗蟲(chóng)性

植物抗蟲(chóng)性基因工程為害蟲(chóng)防治提供了新的途徑。將編碼具殺蟲(chóng)活性產(chǎn)物的基因?qū)胫参锖?，其表達(dá)產(chǎn)物可以影響取食害蟲(chóng)的消化功能，抑制害蟲(chóng)的生長(zhǎng)發(fā)育甚至殺死害蟲(chóng)，從而使植物獲得對(duì)取食害蟲(chóng)的耐性，減少或代替農(nóng)藥使用。目前用于植物抗蟲(chóng)基因工程的基因包括：（1）毒蛋白基因，如蘇云金芽孢桿菌（Bt）毒蛋白等；（2）蛋白酶抑制劑基因，如豇豆胰蛋白酶抑制劑基因（CpTI）等；（3）淀粉酶抑制劑基因，如菜豆a-淀粉酶抑制劑基因等；（4）植物外源凝集素類基因，如雪花蓮?fù)庠茨兀℅NA）基因等；（5）昆蟲(chóng)特異性神經(jīng)毒素基因，如蜘蛛毒素基因等。2、抗除草劑特性抗除草劑基因的研究往往是與廣譜高效除草劑相結(jié)合的，利用的基因主要包括兩類，一類是可以改變除草靶物敏感性的基因，另一類是除草劑解毒基因。（1）抗草甘膦草甘膦是一種施用于莖葉的非選擇性除草劑。草甘膦的作用機(jī)理是通過(guò)抑制植物中的5-烯醇丙酮酰莽草酸-3-磷酸合成酶的活性而干擾芳香族氨基酸合成代謝。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，含有編碼EPSPS的aroA基因的大腸桿菌細(xì)胞對(duì)草甘膦具有抗性，這些細(xì)胞產(chǎn)生了大約17倍的EPSPS,且對(duì)草甘膦的抗性提高了8倍（2）抗草丁膦草丁膦是有機(jī)磷類除草劑，可強(qiáng)烈地抑制谷氨酸胺合成酶的活性。草丁膦的除草劑機(jī)理主要是導(dǎo)致氨在植物中的積累，這是因?yàn)镚S在植物中可以解除在氨基酸降解等過(guò)程中產(chǎn)生的氨的毒性，而在植物不同組織、器官中存在的多種GS同工酶均對(duì)L-草丁膦敏感，均可被其抑制活性。

3、利用轉(zhuǎn)基因作物生產(chǎn)的疫苗

利用轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)乙肝疫苗。HBV的傳播方式廣，且發(fā)病機(jī)理復(fù)雜，目前清除HBV、防止肝細(xì)胞壞死的治療效果仍不理想。因此，接種HBV疫苗是控制乙肝發(fā)生的經(jīng)濟(jì)、有效的途徑。1992年，Arntzen小組利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)將美國(guó)臨床使用的乙肝病毒表面抗原基因?qū)霟煵莶⑹怪磉_(dá)，隨后將這種煙草葉片中提取的HBSAG注入小鼠胃內(nèi)，小鼠產(chǎn)生了免疫反應(yīng)抗體。

1995年Arntzen小組又將hbsag基因轉(zhuǎn)入馬鈴薯中，使之穩(wěn)定表達(dá)；用轉(zhuǎn)基因馬鈴薯喂養(yǎng)小鼠，在小鼠體內(nèi)檢測(cè)粘膜抗體。粘膜抗體分泌到循環(huán)系統(tǒng)，能抵御病毒的侵染。這表明轉(zhuǎn)基因植物中的抗原可安全通過(guò)動(dòng)物消化道，而不會(huì)被蛋白酶降解，最終成為粘膜性抗原?？诜倭康腍BSAG蛋白就可產(chǎn)生良好的免疫應(yīng)答反應(yīng)，并不比肌肉注射所需的量大。說(shuō)明植物表達(dá)系統(tǒng)產(chǎn)生的疫苗具有預(yù)防疾病的作用

目前，除了利用轉(zhuǎn)基因作物生產(chǎn)乙肝疫苗外，還利用轉(zhuǎn)基因作物生產(chǎn)霍亂病疫苗、狂犬病疫苗、幼豬腹瀉疫苗、牛肺炎病疫苗、口蹄疫疫苗等等……

隨著轉(zhuǎn)基因技術(shù)的發(fā)展，相信未來(lái)一定會(huì)有越來(lái)越多的轉(zhuǎn)基因植物疫苗問(wèn)世。

4.解決糧食問(wèn)題

受多種不同因素的影響，全球糧食安全爭(zhēng)論逐漸成為焦點(diǎn)，世界每年增加近8000萬(wàn)人口，糧食需求不斷增長(zhǎng)，同時(shí)全球大約30%的耕地表層土壤生產(chǎn)力正在喪失，在印度24%的家庭現(xiàn)都有食品缺失的天數(shù)，尼日利亞為27%，秘魯為14%。

通過(guò)發(fā)展轉(zhuǎn)基因作物可以緩解糧食危機(jī)?；蚋脑焓罐D(zhuǎn)基因作物可以在干旱、鹽堿和貧瘠等不適環(huán)境下生長(zhǎng)。一年生植物轉(zhuǎn)變成多年生植物可以大大縮短食品從土地到餐桌的速度，還能打破季節(jié)和氣候的限制。全球由于食品腐敗而遭浪費(fèi)的糧食數(shù)量驚人，通過(guò)轉(zhuǎn)基因作物可以延長(zhǎng)食品貨架期，減少不必要的浪費(fèi)。世界50%以上的人口以稻米為食，水稻是亞洲最主要的糧食作物，也是我國(guó)第一大糧食作物，發(fā)展轉(zhuǎn)基因水稻，對(duì)保障我國(guó)糧食安全有巨大的推動(dòng)作用。中國(guó)的轉(zhuǎn)基因作物關(guān)于轉(zhuǎn)基因食品，有關(guān)其安全性的爭(zhēng)議一直存在近日，全國(guó)12名律師致信國(guó)家食藥監(jiān)局和農(nóng)業(yè)部，要求公開(kāi)轉(zhuǎn)基因食品相關(guān)信息。人民日?qǐng)?bào)刊文，因食品進(jìn)行科普，解讀國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)基因作物種類，對(duì)一些傳言辟謠。中國(guó)農(nóng)科院植保所副研究員謝家建表示，截至目前，我國(guó)批準(zhǔn)了轉(zhuǎn)基因生產(chǎn)應(yīng)用安全證書(shū)并在有效期內(nèi)的作物有棉花、水稻、玉米和番木瓜。按照《中華人民共和國(guó)種子法》的要求，轉(zhuǎn)基因作物還需要取得品種審定證書(shū)、生產(chǎn)許可證和經(jīng)營(yíng)許可證，才能進(jìn)入商業(yè)化種植?！澳壳?，轉(zhuǎn)基因水稻和轉(zhuǎn)基因玉米尚未完成種子法規(guī)定的審批，沒(méi)有商業(yè)化種植。我國(guó)已經(jīng)進(jìn)行商業(yè)化種植的轉(zhuǎn)基因作物只有棉花和番木瓜?！痹谶M(jìn)口用作加工原料的轉(zhuǎn)基因作物方面，目前有大豆、玉米、油菜、棉花和甜菜。較為人們熟知的是，現(xiàn)在市場(chǎng)上銷售的很多大豆油的原料都是轉(zhuǎn)基因大豆。五、轉(zhuǎn)基因作物的優(yōu)勢(shì)

轉(zhuǎn)基因技術(shù)在基因轉(zhuǎn)移的范圍和效率上除了不受生物體間親緣關(guān)系的限制外，其所操作和轉(zhuǎn)移的一般是經(jīng)過(guò)明確定義的基因，功能清楚，后代表現(xiàn)可準(zhǔn)確預(yù)期。因此，植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)將給農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、食品工業(yè)、畜牧業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)效益。一是減輕病蟲(chóng)害危害，改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境。培育抗病蟲(chóng)。抗除草劑、抗旱、耐鹽堿、養(yǎng)分高效利用等的轉(zhuǎn)基因新品種，將顯著減少農(nóng)藥、化肥和水的使用，緩解養(yǎng)殖污染，改善生態(tài)環(huán)境。二是降低生產(chǎn)成本，增加農(nóng)民收入。由于轉(zhuǎn)基因新品種在增產(chǎn)。優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)、消耗等方面的優(yōu)勢(shì)，已使全球轉(zhuǎn)基因作物農(nóng)戶累計(jì)獲得純經(jīng)濟(jì)效益340億美元，農(nóng)民增收25%左右?？钩輨┺D(zhuǎn)基因大豆的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了密植和免耕，有利于水土保持。我國(guó)棉農(nóng)也因種植轉(zhuǎn)基因棉花，每畝減支增收130元，累計(jì)實(shí)現(xiàn)農(nóng)民增收200多億元。

三是拓展產(chǎn)業(yè)形態(tài)，提高產(chǎn)品附加值

目前功能性和治療性轉(zhuǎn)基因食品、轉(zhuǎn)基因生物能源和環(huán)保產(chǎn)品相繼研制成功，部分轉(zhuǎn)基因藥物上市銷售，使轉(zhuǎn)基因品種正在由簡(jiǎn)單性狀改良向復(fù)雜性狀改良、由農(nóng)業(yè)領(lǐng)域向醫(yī)藥、加工、能源、環(huán)保領(lǐng)域拓展發(fā)展等方向發(fā)展。

四是提高產(chǎn)量提高品質(zhì)。

比如，在馬鈴薯中引入來(lái)自酵母的蔗糖酶基因后，轉(zhuǎn)基因植株己糖和氨基酸的含量增加，特別是脯氨酸的含量比野生型馬鈴薯增加了40倍。脯氨酸含量的增加有益于提高馬鈴薯的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，并增強(qiáng)了植株對(duì)逆境的耐受力馬鈴薯被切開(kāi)后，由于多酚氧化酶，馬鈴薯內(nèi)部立即變?yōu)楹稚绊懥笋R鈴薯的商業(yè)價(jià)值和美觀。Coeter將番茄的反義多酚氧化酶